DIY LED куб: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

LED Cube-бул ар кандай формада жана үлгүлөрдө жарык берүү үчүн 3 өлчөмдүү LED диапазону. Бул сиздин ширетүү, схеманы долбоорлоо, 3D басып чыгаруу жана программалоо жөндөмүңүздү үйрөнүү же өркүндөтүү үчүн кызыктуу долбоор. Мен RGB кубун кургум келсе да, тажрыйба топтоо үчүн мен алгач жөнөкөй бир түстүү кубдан баштайм деп ойлойм.

Чардын Instructables долбоорунан абдан таасирлендим жана шыктандым, эгер убактыңыз болсо, текшерип көрүңүз.

Мен 8x8x8 LED кубун курайын деп жатам, ал 8 катар, 8 мамыча жана 8 LED диоддорунан башка эч нерсе эмес. Бул бардыгы болуп 512 LED. Азыр, эң маанилүү нерсе - бул LED, эң кичинекей өлчөмдү тандап алыңыз, ошондо куб тыгыз болот. Ошондой эле, диффузияланган диоддорду тунуктун үстүнө алуу жакшы, анткени тунуктар жарык чачат жана анча кызыктырбайт.

1 -кадам: компоненттери талап кылынат

Светодиоддор - 512 даана

Резисторлор 1k, 220E - аз

Тактилдик которгуч - 1 даана

Күйгүзүү баскычына басыңыз - 1 даана

Headers M/F - Аз

Arduino Pro Mini - 1 даана

Конденсатор 0.1uF - 9pc

Perfboard (15см x 15см) - 2шт

LED - 1 даана

74HC594 - 8шт

2N2222 Транзистор - 16 шт

74LS138D - 1 даана

IC розеткалары 20 пин - 9шт

IC розеткалары 16 пин - 1шт

Тасма кабелдери - 5 метр

UART программисти

RPS

3D принтерине жетүү

2 -кадам: LED кубунун структурасын чогултуу

Мен 1000 диффузияланган диоддордун пакетин алдым, анын ичинен мен 512ди колдоном. Эми биз ар бир светодиодду өз алдынча башкара билишибиз керек, ошондо гана биз кызыктуу үлгүлөрдү жасай алабыз.

Мен Arduino Pro Mini тактасын светодиоддорду башкаруу үчүн колдонмокчумун, бирок бул тактада светодиоддорду башкаруу үчүн 21 гана казык бар. Бирок мен мультиплексордун жардамы менен 512 светодиоддун бардыгын 21 казык аркылуу айдай алам.

Айдоочу схемасынын дизайнына кирүүдөн мурун, LED кубунун структурасын куралы. Кубдун жакшы көрүнүшү үчүн симметрияны туура алганыбыз абдан маанилүү, андыктан алгач симметрияны сактоого жардам бере турган концертти даярдап алалы.

Мен кубду куруу үчүн 120х120х2мм базаны 3D басып чыгарганы жатам. Мен муну LEDдын ар бир катмарын түзүү үчүн колдоном, бул бир катмарга болжол менен 64 LED болот. Эми мен LED диоддорун тактайга бирдей жайгаштырышым керек. Катод 17 ммдей болгондуктан, 2 мм ширетүү үчүн калтырып койгондуктан, тешиктерди 15мм аралыкта жайгаштырам. 3d басып чыгарууну баштайлы.

Мен биринчи кезекте LEDларды иреттеп, катодду кыскартып жатам. Ошо сыяктуу эле, мен катоддору кыскартылган LED диоддорунун 8 катарын уюштурганы жатам. Бүткөндөн кийин менде 1 катод пини жана 64 анод казыктары бар, бул 1 катмарды түзөт.

Мындай 8 катмарды бири -биринин үстүнө жайгаштыруу аны туруксуз кылат жана структура деформацияланат. Ошондуктан мен ага кошумча колдоо көрсөтөм. Кылуунун көптөгөн жолдору бар жана алардын бири - күмүш жалатылган жез зымды колдонуу, бирок менде жок болгондуктан, мен чийки ыкманы сынап көрөм. Ширетүүчү зымды сунуу аны катуулатат, ошондуктан мен муну колдоо үчүн колдоном. Колдоо үчүн зымды колдонуудан мурун катод казыктарына бир аз ширетүүнү колдонуңуз. Аны борбордо жана капталда колдонуу кубга керектүү күч бериши керек деп үмүттөнөбүз. Бизге болжол менен 16 зым керек болот жана бул бөлүктү туура алганыбыз абдан маанилүү.

Мен аларды симметриялуу кылуу үчүн анод казыктарын түздөп жатам.

Светодиоддор кээде жылуулуктун кесепетинен бузулуп калышы мүмкүн, андыктан ар бир катмарды кургандан кийин аларды текшерүү керек. Бүткөндөн кийин, катмарларды үстү -үстүнө чогултууга болот жана бул жолу аноддук казыктарды ширетүүгө болот. Акыр -аягы, сизде бир катмарга 64 анод казыгы жана бир катод пини болушу керек. Ошентип, бул 64 + 8 = 72 төөнөгүчтөр менен, биз бул кубдагы LEDдердин ар бирин көзөмөлдөй алышыбыз керек.

Эми, биз катмарларды бири -биринин үстүнө чогултуу үчүн колдоо структурасына муктажбыз.

Мен ката кетирдим. Мен бир аз ашыкча шыктандым жана аноддук казыктардын бири -бирине дал келгенин текшерген жокмун. Мен анод казыктарын 2 мм бүктөшүм керек болчу, ошондо ар бир катмар бири -бирине ширетилип, түз сызык пайда болот. Мен андай кылбагандыктан, мен колго сайган бардык казыктарды бүгүүгө туура келет жана бул акыры симметрияга таасирин тийгизиши мүмкүн. Бирок аны куруп жатканда, ошол эле катаны жасабоо үчүн этият болуңуз. Азыр курулуш бүтүп калды, айдоочулардын схемасы боюнча иштешибиз керек болот.

3 -кадам: Айдоочу микросхемасы - Пиндердин санын азайтыңыз

Башында айткандай, бизге контроллерден 72 IO казыгы керек болот, бирок бул биз бере албаган байлык. Андыктан келгиле, мультиплексирлөө схемасын куруп, казыктардын санын кыскарталы. Келгиле, бир мисалды карап көрөлү, флип-флопту IC алалы. Бул D түрүндөгү флип-флоп, бул учурда техникалык нерселер жөнүндө тынчсызданбайлы. ICдин негизги милдети - 8 казыктарды эстөө, алардын ичинен 2си электр менен камсыздоо үчүн, D0 - D7 - маалыматтарды кабыл алуу үчүн кирүү казыктары жана Q0 - Q7 - иштелип чыккан маалыматтарды жөнөтүү үчүн чыгаруу казыктары. Чыгууну иштетүүчү пин - бул активдүү төмөн пин, башкача айтканда, биз аны 0 кылганда гана, кирүү маалыматы чыккычтарда пайда болот. Мындан тышкары, сааттын пини бар, анын эмне үчүн керек экенин карап көрөлү.

Азыр, мен ICди нан тактасына бекиттим жана чыгымга туташкан 8 светодиод менен 10101010 деп киргиздим. Эми, LEDлер кирүүгө негизделген же өчүрүлгөн. Киргизүүнү 10101011 деп өзгөртүп, чыгууну текшерип көрөйүн. Мен LED менен эч кандай өзгөрүү көргөн жокмун. Бирок мен сааттын пини аркылуу төмөндөн жогоруга импульс жибергенде, өндүрүш жаңы киргизүүнүн негизинде өзгөрөт.

Биз бул түшүнүктү айдоочубуздун платасын иштеп чыгууда колдонобуз. Бирок биздин IC 8 киргизүү пин маалыматын гана эстей алат, ошондуктан биз 64 кирүүнү колдоо үчүн бардыгы болуп 8 ушундай ICлерди колдонобуз.

4 -кадам: Айдоочунун схемасы

Мен ICдин бардык кирүү казыктарын микроконтроллердин 8 маалымат казыгына мультиплекстөө менен баштайм. Бул жердеги амал-8 пиндин 64 биттик маалыматын 8 бит маалыматка бөлүү.

Эми, мен 8 битти биринчи ICге өткөрүп бергенден кийин, саат пининде төмөндөн жогору импульстук сигналга өткөндө, мен кириш маалыматтардын чыгыш пиндерде чагылдырылганын көрөм. Ошо сыяктуу эле, калган ICлерге 8 бит маалыматты жөнөтүү жана сааттын казыктарын көзөмөлдөө менен, мен бардык ICлерге 64 бит маалыматтарды жөнөтө алам. Эми башка көйгөй - контроллердеги сааттардын жетишсиздиги. Ошентип, мен 3төн 8ге чейинки линия декодерин ICди колдонуп, сааттын пин башкаруусун мультиплекс кылам. Декодердеги 3 дарек казыгын микроконтроллер менен айкалыштырып колдонуп, мен декодердин 8 чыккычын башкара алам. Бул 8 чыгаруу казыгы ICлердеги саат казыктарына туташтырылышы керек. Эми биз бардык өндүрүштү камсыздоочу казыктарды кыскартып, микроконтроллердеги төөнөгүчкө туташышыбыз керек, муну колдонуу менен биз бардык светодиоддорду күйгүзүп же өчүрүшүбүз керек.

Буга чейин эмне кылганыбыз бир гана катмар үчүн, эми программалоо аркылуу функцияны башка катмарларга жайылтуу керек. One Led болжол менен 15 мА токту керектейт, ошондуктан бул санга өтүү үчүн бизге бир катмар үчүн болжол менен 1 Ампер ток керектелет. Эми Arduino pro мини тактасы 200 мАга чейин токту гана булактай алат же чөгөт. Биздин которуштуруучу ток өтө көп болгондуктан, LED диодунун катмарын көзөмөлдөө үчүн BJT же MOSFETти колдонууга туура келет. Менде MOSFET көп эмес, бирок менде бир нече NPN жана PNP транзистору бар. Теориялык жактан алганда, биз бир катмарга 1 амперге чейин которушубуз керек болушу мүмкүн. Мен алган транзисторлордун ичинен эң жогоркусу болжол менен 800mA токту, 2N22222 транзисторун алмаштыра алат.

Андыктан, келгиле, 2 транзисторду алып, аларды параллель туташтыруу менен алардын учурдагы мүмкүнчүлүктөрүн арттыралы. Көптөр бул ыкманы кабыл алууда базалык чектик резисторду колдонушат, бирок бул жердеги көйгөй - температура транзисторлор аркылуу токту өзгөрткөндө дисбаланска айланып, туруктуулук маселелерин жаратат. Маселени жеңилдетүү үчүн, биз эмиттердеги окшош 2 резисторду колдонуп, температура өзгөргөндө да токту жөнгө сала алабыз. Бул түшүнүк эмиттердик дегенерация деп аталат. Эмитент резистору транзистордун кирешесин турукташтыруу үчүн кандайдыр бир кайтарым байланышты камсыз кылат.

Мен резисторлорду базада гана колдоном. Бул келечекте көйгөйлөрдү жаратышы мүмкүн, бирок бул прототип болгондуктан, аны кийинчерээк чечем.

5 -кадам: Компоненттерди ширетүү

Эми, схеманы перфбортко чогулталы. Келгиле, flipflop ICлерден баштайлы жана бул үчүн IC кармагычты колдонолу. Ар дайым биринчи жана акыркы казыктардан баштаңыз, туруктуулукту текшериңиз, андан кийин калган ПИНдерди эритип коюңуз. Келгиле, учурдагы чектөөчү резисторлорду туташтыруу жана Кубга туташуу үчүн кээ бир эркектердин башын колдонолу. Эми ICдин ажыратуучу конденсаторлорун ICдин электр менен камсыздоочу казыктарына жакын туташтырыңыз.

Кийинки, микроконтроллердин үстүндө иштейли. Аны сайып ойнотуу үчүн, кармагычты колдонуп, адегенде ургаачы казыктарды туташтырып, анан микроконтроллерди койолу.

Транзисторлор менен иштөө убактысы. Транзисторлордун базасына туташуу үчүн 16 1К омдук резисторлор талап кылынат. LED кубунун жалпы катод казыктарын демейки логикалык абалда кармоо үчүн, мен 8 резисторду камтыган 8 К омдук ZIP каршылыгын колдоном. Акыры, IC дарек декодеринин үстүндө иштөөгө мүмкүнчүлүк берет. Азыр схема схеманын дизайнына окшош даярдалды.

6 -кадам: 3D басып чыгаруу

Бизге схеманы жана жетектелген кубду жайгаштыруу үчүн корпус керек, андыктан 3d басылганын колдонолу. Мен аны оңдоп -түзөө үчүн 3 бөлүккө бөлүп жатам.

Биринчиден, жетектелген структураны кармоо үчүн базалык табак. Экинчиден, электроника үчүн борбордук орган. Үчүнчүдөн, корпусту жабуу үчүн капкак.

7 -кадам: Жыйынтыктоо

Келгиле, структураны орнотуудан баштайлы. Сиз төөнөгүчтөрдү тешиктер аркылуу түртүп, түздөн -түз электр тактасына кошо аласыз, бирок туруктуулук үчүн мен адегенде перформанды колдонуп, андан кийин аны схемага кошом. Мен лента кабелин диоддорго туташтыруу үчүн колдонуп жатам, андан кийин экинчи учун тиешелүү флип-флоп ICлердин чыккычтарына туташтырыңыз.

Транзистор менен LED куб катмарынын ортосунда туташуу үчүн катод казыктарына туташуу үчүн көз карандысыз казыктарыбыз болушу керек. Биз аны күйгүзүүдөн мурун, чекиттердин ортосундагы үзгүлтүксүздүктү жана чыңалууну текшерүү маанилүү. Баары жакшы болгондон кийин, ICлер туташып, анан күйгүзүлүшү мүмкүн. Дагы бир жолу, бардык диоддор аны схемага туташтыруудан мурун аны түздөн -түз бийликке туташтырып жаркырап турганын текшерүү жакшы. Эгерде баары жакшы деп табылса, анда алып келген кабелдер тиешелүү флип-флоп пункттарына туташтырылышы мүмкүн.

Келгиле, бир аз тазалоо иштерин жасайбыз - микроконтроллердин программалоо кабелин ажыратып, чыгуучу казыктарды ж.б. Биз аны бүтүрүүгө жакынбыз, андыктан 3 бөлүктү бириктирели. LED денеси менен баштаңыз, андан кийин кабелдер жакшы отургандан кийин астындагы капкагын жабыңыз.

Кодду Arduino Pro Miniге түшүрүп алыңыз!

Рахмат Chr https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ үчүн эң сонун Нускамалы жана коду үчүн.